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前言

AnsysMotion 是基于柔性多體動力學的新一代工程解決方案仿真軟件，能夠在統(tǒng)一的求解器系統(tǒng)中快速、準確地進行剛?cè)?a href="http://www.asorrir.com/tags/耦合/" target="_blank">耦合多體動力學分析。緊密集成的多體和結構求解器，能為剛體運動與變形的一系列耦合問題提供高精度求解。在許多工業(yè)應用的設計流程中，常被應用于系統(tǒng)運動性能分析、應力安全分析、振動分析和疲勞分析等。最新版本Motion已經(jīng)集成到Ansys Workbench中，通過與Ansys Mechanical、Rocky、Maxwell、Acoustics 、Sound和Matlab等軟件相結合，用戶可以輕松的將多物理場擴寬到柔性多體動力學領域。

Ansys Rocky是一款基于離散元模擬（DEM）的仿真軟件，可以快速分析和評估各行各業(yè)與顆粒運動相關的問題，在粒子動力學（Particle Dynamics）仿真行業(yè)具有廣泛的應用，可以幫助工業(yè)及科研客戶解決與大規(guī)模顆粒流動相關的物料運輸、分離效率預測、礦石破碎、預測設備磨損等諸多的問題。

本文將介紹AnsysMotion與Rocky聯(lián)合仿真在各行業(yè)中的應用案例，重點介紹實現(xiàn)Motion和Rocky仿真數(shù)據(jù)雙向耦合的方法。

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Ansys Motion與Rocky聯(lián)合仿真應用案例

Ansys Motion強大的剛?cè)狁詈隙囿w動力學仿真功能，以及Rocky DEM在粒子動力學仿真領域出色仿真能力，兩款軟件的聯(lián)合仿真，可以求解顆粒與幾何體之間、幾何體與幾何體之間的相互作用力，評估設備運動部件在特定工況下的應力和變形，同時支持定義常規(guī)機構運動約束，以及復雜的嵌套和鏈式運動。

Ansys Motion和Rocky聯(lián)合仿真廣泛應用在傳統(tǒng)行業(yè)和新興行業(yè)中，例如農(nóng)業(yè)和重工業(yè)、采礦和礦物加工、生物制藥、消費品、過程工程工業(yè)、油氣等。

聯(lián)合仿真應用案例：

（1）模擬挖掘機采礦過程

（2）模擬礦石運輸車轉(zhuǎn)彎時車輛動態(tài)特性

（3）模擬雪地車在雪中運動的場景

（4）生物醫(yī)藥行業(yè)模擬藥瓶裝填藥品和在輸送帶上運動的過程。

（5）研磨設備模擬顆粒研磨破碎的過程

（6）拖拉機在復雜路面的運動仿真

（7）自動卸貨卡車卸載不同材質(zhì)礦石過程

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Motion與Rocky雙向耦合聯(lián)合仿真的操作流程

本文以挖掘機模型為例，介紹Motion和Rocky仿真數(shù)據(jù)雙向耦合具體操作方法。

3.1 軟件要求：

1）安裝Ansys motion2022R2或更高版本，以及支持motion的Rocky軟件；

2）Motion需要安裝在其他Ansys 2022R2產(chǎn)品相同的文件路徑中。（提示：在Ansys 2023R1最新版中motion已經(jīng)包含在結構主程序中，可在安裝時可選擇安裝motion模塊，取消了此前的motion單獨安裝包）；

3）下載和安裝Rocky-Motion-coupling插件，在Motion和Rocky中安裝用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K；

4）Motion和Rocky有效的license；

3.2 Ansys Motion中耦合設定

1.在motion中導入挖掘機幾何模型，

2.在文件屬性窗口定義重力方向，定義部件材料。

3.設置邊界條件，添加部件間運動副，定義運動函數(shù)。

4. 在Motion求解設置中設置仿真時間。

注意：在Ansys Motion耦合仿真停止后，可能無法在Rocky中恢復、擴展或重新啟動，所以為了保證后面Rocky仿真求解順利進行，Motion中設置的仿真時間要比Rocky中仿真時間長。

5. 在Motion/Co-Simulator/Rocky Coupling中設置Output和Input耦合參數(shù)，然后導出FMU文件

3.3 Ansys Rocky的耦合設定

1.啟用Rocky中的Ansys Motion耦合模塊，并啟用邊界相關碰撞數(shù)據(jù)的收集，按下表設置相關參數(shù)。

2.在Rocky中導入上一步Motion輸出FMU文件，輸入運動和幾何結構模型，根據(jù)需要可以繼續(xù)不細化部件網(wǎng)格，同時用STL文件形式導入地面和凹坑幾何圖形。相關設置參考下表。

3.參考下表進行材料設定；

4.創(chuàng)建一個具有一些附加滾動阻力的球形粒子組，設置參考下表；

5.Rocky中耦合仿真的過程和后處理

1）在solver中點擊start開始求解，注意在仿真求解過程中，請勿取消或停止求解，否則，可能無法回復耦合仿真。

2）后處理中，可以分析鏟斗組件上粒子力，繪制Y方向上的瞬時力，添加力分析-曲線，如下圖所示，結果顯示，在地面挖掘階段（1-3 s），鏟斗表面上的顆粒反作用力以及卸載階段所挖掘材料的重量。

3）應力分析，在三維視圖窗口查看鏟斗幾何體上的應力，使用時間滑塊更改鏟斗主動鏟起時的輸出（例如，如圖所示的3秒），該分析顯示了顆粒與鏟斗幾何結構之間的相互作用所導致的剪切應力，因此確定了易磨損區(qū)域。此外，通過在鏟斗上創(chuàng)建時間統(tǒng)計屬性，然后繪制磨損輪廓，可以進行進一步分析。

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總結

本文主要介紹AnsysMotion和Rocky聯(lián)合仿真在相關行業(yè)的應用案例，以及大家比較關心的如何實現(xiàn)Motion和Rocky仿真數(shù)據(jù)的雙向耦合，具體操作流程以上做了介紹。

審核編輯 ：李倩